SU1742968A1 - Source of power supply for technological installations of direct current - Google Patents
Source of power supply for technological installations of direct current Download PDFInfo
- Publication number
- SU1742968A1 SU1742968A1 SU904788384A SU4788384A SU1742968A1 SU 1742968 A1 SU1742968 A1 SU 1742968A1 SU 904788384 A SU904788384 A SU 904788384A SU 4788384 A SU4788384 A SU 4788384A SU 1742968 A1 SU1742968 A1 SU 1742968A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- input
- output
- inverter
- circuit
- source
- Prior art date
Links
Landscapes
- Inverter Devices (AREA)
Abstract
Использование: источник может быть использован в качестве источника питани посто нным током. Сущность изобретени : источник содержит последовательный тири- сторный инвертор, состо щий из двух мостов 3, 4 и подключенный входом через изадани фильтр 2 к выходу входного выпр мител 1, а выходом через трансформатор 5 и выпр митель 8 - к цепи нагрузки. Каждый мост включает две параллельно включенные последовательные цепочки из индуктивного элемента 23 (24, 31, 32), вентильных чеек 19 Use: The source can be used as a DC power source. SUMMARY OF THE INVENTION: The source contains a serial thyristor inverter consisting of two bridges 3, 4 and a filter 2 connected to the output of the rectifier input 1 via the input of the bridge, and the rectifier 8 through the transformer 5 to the load circuit. Each bridge includes two parallel-connected serial chains of inductive element 23 (24, 31, 32), valve cells 19
Description
Изобретение относитс к электротехнике , а именно к полупроводниковым преобразовател м электрической энергии переменного тока в посто нный с промежуточным звеном повышенной частоты, и мо- жет найти применение в качестве источника питани посто нным током в случа х, когда широкий диапазон тока нагрузки сочетаетс с требованием малых его пульсаций при незначительных габаритах и массе пассив- ных фильтрующих цепей и всей установки, например, в электродуговой технологии, в особенности в дуговой сварке, плазменной и микроплазменной технологии, лазерной технологии, регулируемом приводе посто- нного тока и т.п.The invention relates to electrical engineering, namely to semiconductor converters of alternating current electric energy with direct current with an intermediate link of increased frequency, and can be used as a source of direct current power in cases where a wide range of load current is combined with the requirement of small its pulsations with small dimensions and mass of passive filter circuits and the entire installation, for example, in electric arc technology, especially in arc welding, plasma and microplasma techno laser technology, adjustable DC drive, etc.
Известны источники питани дл технологических установок посто нного тока, содержащие последовательно включенные и питающиес от сети переменного тока трансформатор, управл емый выпр митель и фильтр, а также систему управлени выпр мителем .Power sources are known for direct current technological installations, comprising a series-connected and AC-powered transformer, a controlled rectifier and a filter, and a rectifier control system.
Недостатком таких устройств вл етс невозможность получени малых токов на- грузки (при больших углах включени тиристоров ) при заданной пульсации и малых габаритах фильтра и всей установки. Недостаток этот объ сн етс низкой (50 Гц) частотой сети, посто нной и низкой частотой пульсации тока. Учитыва , что габариты и масса трансформатора установки растут с увеличением тока нагрузки, а габариты и масса фильтра - с уменьшением тока, при расширении диапазона тока в сторону ма- лых его значений эффективность оборудовани снижаетс за счет ухудшени массо-габаритных параметров.The disadvantage of such devices is the impossibility of obtaining low load currents (at high thyristor switching angles) for a given ripple and small dimensions of the filter and the entire installation. The disadvantage of this is due to the low (50 Hz) mains frequency, the constant and low ripple current. Taking into account that the dimensions and mass of the transformer of the installation increase with increasing load current, and the dimensions and mass of the filter decrease with decreasing current, as the range of the current expands towards small values, the equipment efficiency decreases due to deterioration of the weight and size parameters.
Лучшими характеристиками при прочих равных услови х обладают источники пита- ни с промежуточным звеном переменного тока повышенной частоты, структура которых включает в себ последовательно соединенные и питающиес от сети переменного тока входной выпр митель, вход- ной фильтр, инвертор, трансформатор, выходной выпр митель выходной фильтр и цепь нагрузки.Other characteristics being equal, the best performance is provided by high-frequency AC power supplies, the structure of which includes an input rectifier connected in series and powered from an AC network, an input filter, an inverter, a transformer, an output rectifier filter and load circuit.
Управл емым звеном в источнике питани вл етс инвертор, который может быть выполнен в виде одной или нескольких мостовых или полумостовых схем; в инверторе могут использоватьс различные способы регулировани : широтно-импульсное, фазовое , частотно-импульсное. Последний спо- соб в сочетании с последовательным резонансным инвертором требует минимальных элементных затрат,The control link in the power supply is an inverter, which can be made in the form of one or more bridge or half bridge circuits; In the inverter, various control methods can be used: pulse-width, phase, frequency-pulse. The latter method, in combination with a series resonant inverter, requires minimal elementary costs,
Устройство содержит соединенные последовательно и питающиес от сети переменного тока входной выпр митель, инвертор , трансформатор, выходной выпр митель , а также систему управлени инвертором, содержащую задающий генератор , датчик тока нагрузки, схемы сравнени и источника опорного напр жени .The device contains an input rectifier, an inverter, a transformer, an output rectifier, and an inverter control system containing a master oscillator, a load current sensor, comparison circuits, and a source of reference voltage, connected in series and powered from the AC mains.
Недостатком устройства вл етс узкий диапазон регулировани технологического тока, который объ сн етс наличием в цепи нагрузки дроссел (выходного фильтра), эффективность которого при частотно-импульсном регулировании не остаетс посто нной .The drawback of the device is the narrow control range of the process current, which is explained by the presence in the load circuit of a throttle (output filter), the effectiveness of which with the frequency-pulse control does not remain constant.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому вл етс устройство , содержащее соединенные последовательно входной выпр митель, входной фильтр, тиристорный инвертор, трансформатор с первичной и вторичной обмотками, выходной выпр митель и цепь нагрузки, а также систему управлени инвертором, содержащую задающий генератор, схему сравнени , источник напр жени задани , распределитель импульсов, датчики тока и напр жени нагрузки, причем датчик тока включен последовательно с цепью нагрузки , выход его подключен к первому входу схемы сравнени , второй вход которой через делитель подключен к источнику напр жени задани .The closest in technical essence to the present invention is a device comprising an input rectifier connected in series, an input filter, a thyristor inverter, a transformer with primary and secondary windings, an output rectifier and a load circuit, and an inverter control system containing a master oscillator, a comparison circuit , the voltage source of the task, the pulse distributor, the current sensors and the load voltage, the current sensor being connected in series with the load circuit, its output is connected to the first input A comparison circuit, the second input of which is connected to the voltage source of the task through a divider.
Недостатком устройства вл етс узкий диапазон технологического тока, что объ сн етс следующими влени ми.The drawback of the device is the narrow range of the process current, which is explained by the following phenomena.
При частотно-импульсном регулировании (НИМ) мощность, отдаваема инвертором в нагрузку, пропорциональна отношению частоты управлени fy (частоты включени тиристоров инвертора) к собственной частоте инвертора fo, определ емой параметрами резонансного коммутирующего контура и сопротивлением нагрузки:With frequency-pulse control (BAT), the power delivered by the inverter to the load is proportional to the ratio of the control frequency fy (the switching frequency of the inverter's thyristors) to the natural frequency of the inverter fo, determined by the parameters of the resonant switching circuit and the load resistance:
fn J-I - Т° fn JI - T °
RR
4 Lгде L- эквивалентна индуктивность контура коммутации;4 L where L is equivalent to the inductance of the switching circuit;
С - емкость коммутирующего конденсатора:C - capacity of the switching capacitor:
R - активна составл юща сопротивлени контура.R - contour resistance component is active.
Дл уменьшени технологического тока и, следовательно, мощности в нагрузке необходимо уменьшать fy. Когда fy становитс равной 0,5 fo выходной ток инвертора становитс гранично-непрерывным, а при дальнейшем снижении fy - прерывистым, име вид знакочередующихс отрезков синусоиды с частотой fo, длительность которых То To reduce the process current and, consequently, the power in the load, it is necessary to reduce fy. When fy becomes equal to 0.5 fo, the output current of the inverter becomes boundary-continuous, and with a further decrease in fy, it is discontinuous, having the form of alternating sinusoidal segments with a frequency fo, the duration of which is
1/fo, а период повторени Ty 1/fy 2То. После выпр млени двухполупериодным выходным выпр мителем частота пульсаций технологического тока составл ет fn 2 fу и уменьшаетс уменьшением среднего значени тока нагрузки. Таким образом, чтобы, например, установить среднее значение тока нагрузки, равное половине тока максимального граничного режима, необходимо выбрать fy 0,25 fo, при этом в выпр мленном токе будут присутствовать паузы с длительностью То.1 / fo, and the repetition period is Ty 1 / fy 2 To. After a full-wave rectifier is rectified, the ripple frequency of the process current is fn 2 fy and decreases by decreasing the average value of the load current. Thus, in order, for example, to set the average value of the load current equal to half of the maximum limit current, it is necessary to choose fy 0.25 fo, while the rectified current will contain pauses with duration To.
Поскольку дл поддержани дугового разр да и дл многих других целей требуетс сглаженный ток, в цепь нагрузки включают фильтр, в данном случае - сглаживающую индуктивность (дроссель). Известно , что сглаживающее действие дроссел пропорционально его индуктивности, току и частоте пульсаций, поэтому в области малого тока, когда уменьшаетс и его частота, эффективность дроссел резко снижаетс . Выбор большой индуктивности, рассчитанной на минимальный ток, отрицательно ска- зываетс на параметрах установки в области больших токов: растут потери, снижаетс быстродействие, резко возрастает масса выходного фильтра и всей установки из-за роста сечени магнитопровода дроссел , которое приходитс рассчитывать по допустимой магнитной индукции материала и максимальном значении тока нагрузки. Таким образом в прототипе не обеспечиваетс широкий диапазон тока нагрузки при удовлетворительных массогабаритных по- казател хЦель изобретени - расширение диапазона технологического тока в сторону малых его значений при сохранении массогабаритных показателей.Since a smoothed current is required to maintain the arc discharge and for many other purposes, a filter, in this case a smoothing inductance (choke), is included in the load circuit. It is known that the smoothing effect of a drossel is proportional to its inductance, current and frequency of pulsations; therefore, in the region of low current, when its frequency decreases, the efficiency of drossel decreases sharply. The choice of a high inductance calculated for the minimum current negatively affects the installation parameters in the high current region: losses grow, performance decreases, the mass of the output filter and the entire installation sharply increases due to the increase in the cross section of the throttle magnetic core. material and maximum load current. Thus, in the prototype, a wide range of load current is not provided with satisfactory weight and size indicators. The purpose of the invention is to expand the range of the process current in the direction of small values while maintaining the weight and size parameters.
Поставленна цель достигаетс тем, что в инвертор дополнительно введены три цепочки, кажда из которых аналогична основной и содержит последовательно соединенные первый индуктивный элемент, две пары из встречно-параллельно включенных тиристора и диода кажда , и второго индуктивного элемента, включенные параллельно основной цепочке, причем вывод другой обкладки первого конденсатора подключен к общей точке соединени пар из встречно-параллельно соединенных тиристора и диода первой дополнительной цепочки , вывод другой обкладки второго конденсатора подключен к общей точке соединени аналогичных пар второй дополнительной цепочки, обща точка соединени аналогичных пар третьей дополнительной цепочки подключена к общей точке соединени таких же пар основной цепочки, аThe goal is achieved by the addition of three chains to the inverter, each of which is similar to the main one and contains the first inductive element connected in series, two pairs of anti-parallel connected thyristor and diode each, and the second inductive element connected in parallel to the main chain, with the output the other plate of the first capacitor is connected to the common point of connection of pairs from the anti-parallel connected thyristor and the diode of the first additional chain, the output of the other plate of the second st capacitor is connected to the common junction of the second additional pairs of similar chain, the total point compounds similar pairs of additional third chain is connected to the common junction of the pair of the main chain, and
система управлени дополнительно снабжена вторым распределителем импульсов и компаратором, причем выходы обоих распределителей импульсов через схему ИЛИthe control system is additionally equipped with a second pulse distributor and a comparator, and the outputs of both pulse distributors through the OR circuit
подключены к управл ющим цеп м тиристоров цепочек, их входы через коммутатор - к выходу задающего генератора, управл ющий вход коммутатора соединен с выходом компаратора, один вход которогоconnected to the control circuits of the thyristors of the chains, their inputs through the switch to the output of the master oscillator, the control input of the switch is connected to the output of the comparator, one input of which
0 подключен к выходу датчика тока и к другому входу схемы сравнени , выходом соединенной с входом задающего генератора, а другой вход - к выходу источника опорного напр жени .0 is connected to the output of the current sensor and to another input of the comparison circuit, an output connected to the input of the master oscillator, and another input to the output of the reference voltage source.
5 На фиг. 1 показана схема установки; Р- фиг. 2 и 3 - внешние и регулировочные характеристики; на фиг. 4 - вариант схемной реализации блоков 11-14.5 In FIG. 1 shows the installation diagram; P-fig. 2 and 3 - external and adjusting characteristics; in fig. 4 is a variant of the circuit implementation of blocks 11-14.
Источник питани дл технологическихPower supply for technological
0 установок содержит питающиес от сети переменного тока последовательно соединенные входной выпр митель 1 (фиг. 1), входной фильтр 2. последовательный тири- сторный инвертор, состо щий из двух мос5 тов 3 и 4, трансформатор 5 с первичной 6 и вторичной 7 обмотками и выходной выпр митель 8, цепь нагрузки, включающа в себ сглаживающий дроссель 9 и активное сопротивление 15, а также систему управле0 ни инвертором, содержащую управл емый задающий генератор 10, коммутатор 11, два распределител 12 и 13 импульсов, схему ИЛИ 14, включенный последовательно с цепью нагрузки 15 датчик 16 тока, компара5 тор 17. схему 18 сравнени и источник напр жени задани (на фиг. 1 не показан).0 units contain an AC power supply connected in series to an input rectifier 1 (Fig. 1), an input filter 2. a serial thyristor inverter consisting of two motors 3 and 4, a transformer 5 with a primary 6 and a secondary 7 windings and an output rectifier 8, a load circuit including a smoothing choke 9 and an active resistance 15, as well as an inverter control system containing a controlled master oscillator 10, a switch 11, two pulse distributors 12 and 13, an OR circuit 14, connected in series With load circuit 15, current sensor 16, comparator 17. comparison circuit 18 and reference voltage source (not shown in Fig. 1).
В состав инверторов вход т: первого моста - вентильные чейки 19-22, представл ющие собой встречно-параллельное сое0 динение тиристора и диода, индуктивные элементы (катушки индуктивности) 23-26, второго моста - вентильные чейки 27-30. катушки 31-34. Выходные диагонали мостов подключены параллельно первичной об5 мотке трансформатора одними полюсами непосредственно, другими - через конденсаторы 35 и 36. Первый вход компаратора 17 подключен к выходу датчика 16 тока и к первому входу схемы 18 сравнени , второй 0 к источнику 37 опорного напр жени , выход - к управл ющему входу двухпозиционного коммутатора 11.The inverters include: the first bridge - valve cells 19-22, which are anti-parallel thyristor and diode, inductive elements (inductors) 23-26, the second bridge - valve cells 27-30. coils 31-34. The output diagonals of the bridges are connected in parallel to the primary winding of the transformer by one poles directly, others through capacitors 35 and 36. The first input of the comparator 17 is connected to the output of current sensor 16 and to the first input of reference circuit 18, the second 0 to reference voltage source 37, output - to the control input of the two-position switch 11.
Выход задающего генератора 10 в зависимости от состо ни коммутатора подклю5 чен к входу первого 12 или второго 13 распределителей импульсов, выходы которых через схему ИЛИ 14 подключены к управл ющим цеп м тиристоров мостов 3 и 4. Выход схемы 18 сравнени подключен к входу управл емого задающего генератораDepending on the state of the switch, the output of the master oscillator 10 is connected to the input of the first 12 or second 13 pulse distributors, the outputs of which through the OR circuit 14 are connected to the control circuits of the bridge thyristors 3 and 4. The output of the comparison circuit 18 is connected to the input of the master driver generator
10, а на второй вход ее подаетс напр жение задани .10, and the voltage of the task is applied to the second input.
Источник питани работает следующим образом.The power source works as follows.
При рассмотрении работы устройства в динамике примем обычные допущени от идеальности вентилей и трансформатора, линейности пассивных элементов инвертора , симметрии мостов.When considering the operation of the device in dynamics, we will take the usual assumptions from the ideality of the valves and the transformer, the linearity of the passive elements of the inverter, the symmetry of the bridges.
Допустим, что коммутатор 11 (фиг. 1) находитс в состо нии 1; при этом выходные импульсы генератора 10 поступают на вход первого распределител 12, далее через схему ИЛИ 14 - к управл ющим цеп м тиристоров.Assume that switch 11 (FIG. 1) is in state 1; at the same time, the output pulses of the generator 10 are fed to the input of the first distributor 12, then through the OR circuit 14 to the control circuits of the thyristors.
Распределитель 12 построен таким образом , что обеспечиваетс следующий алгоритм управлени тиристорами мостов 3 и 4: одновременно включаютс тиристоры чеек 19, 22, 27 и 30; затем одновременно включаютс тиристоры чеек 20, 21, 28. 29; затем снова 19, 22, 27, 30 и так далее. Предположим , что данной частоте включени тиристоров fy и сопротивлению нагрузки соответствует по снение 1 изображающей точки на внешней характеристике 38 (фиг 2) и положение 1 на регулировочной характеристике (фиг. 3). При одновременном включении чеек 19, 22, 27 30 ток входного выпр мительного фильтра 2 протекает по двум параллельным ветв м, перва из которых образована последовательным соединением катушки 23, чейки 19, конденсатора 35, первичной обмотки 6 трансформатора 7, чейки 22, катушки 26. Втора ветвь содержит последовательно соединенные катушку 31, чейку 27, конденсатор 36, обмотку 6, чейку 30, катушку 34.The distributor 12 is constructed in such a way that it provides the following algorithm for controlling the thyristors of bridges 3 and 4: at the same time, the thyristors of the cells 19, 22, 27 and 30 are turned on; then the thyristors of the cells 20, 21, 28. 29 are simultaneously turned on; then again 19, 22, 27, 30 and so on. Suppose that this thyristor switching frequency fy and the load resistance correspond to the explanation 1 of the imaging point on the external characteristic 38 (Fig 2) and the position 1 on the adjustment characteristic (Fig. 3). When cells 19, 22, 27 30 are simultaneously turned on, the current of the rectifying filter 2 flows through two parallel branches, the first of which is formed by the series connection of coil 23, cell 19, capacitor 35, primary winding 6 of transformer 7, cell 22, coil 26. The second branch contains the coil 31, the cell 27, the capacitor 36, the winding 6, the cell 30, the coil 34, connected in series.
Волновое сопротивление коммутирующего контура, вл ющеес основной частью выходного сопротивлени инвертораThe impedance of the switching circuit, which is the main part of the output resistance of the inverter
,-f., -f.
причем в рассматриваемом случае эквивалентна индуктивность контура L равна индуктивности LK одной из катушек 23, 26, 31 или 34, а емкость С - удвоенной емкости Ск одного из конденсаторов 35 или 36. Таким образом, в данном случаеin this case, the inductance of the circuit L is equal to the inductance LK of one of the coils 23, 26, 31 or 34, and the capacity C is twice the capacitance Sk of one of the capacitors 35 or 36. Thus, in this case
р Vu/2CK.p Vu / 2CK.
Допустим, что технологический ток уменьшаетс (это можно обеспечить уменьшением сигнала задани подаваемого наAssume that the process current decreases (this can be achieved by reducing the reference signal supplied to the
второй вход схемы 18 сравнени и, как следствие , уменьшением частоты fy. На внешней и регулировочной характеристиках устройства (фиг. 2 и 3 соответственно) это изображаетс перемещением рабочей точки по нагрузочной пр мой 39 из положени 1, через положение 2 в направлении стрелки к точке 3, лежащей на внешней характеристике 40 (фиг. 2).the second input of the comparison circuit 18 and, as a result, a decrease in the frequency fy. On the external and adjustment characteristics of the device (Figs. 2 and 3, respectively), this is represented by moving the operating point along the load line 39 from position 1, through position 2 in the direction of the arrow to point 3, which lies on the external characteristic 40 (Fig. 2).
0 Предположим, что в точке 3 ток нагрузки 15 (фиг. 2) достигает порогового значени п, при котором величина сигнала датчика 16 тока сравн етс с опорным напр жением источника 37. Компаратор 17 изменит состо5 ние (например, из О в 1), что приведет к изменению состо ни коммутатора 11 из состо ни 1 в состо ние 2. Распределение импульсов генератора 10 осуществл етс теперь вторым распределителем 13, кото0 рый построен таким образом, что обеспечиваетс следующий алгоритм включени тиристоров мостов 3 и 4: одновременно включаютс тиристоры чеек 19 и 30, затем 21 и 28, затем 27 и 22. затем 20 и 29, снова0 Suppose that at point 3 the load current 15 (Fig. 2) reaches a threshold value n at which the magnitude of the signal from current sensor 16 is comparable to the reference voltage of source 37. Comparator 17 changes state (for example, from 0 to 1) which leads to a change in the state of the switch 11 from state 1 to state 2. The pulses of the generator 10 are now distributed by the second distributor 13, which is designed in such a way that the following algorithm is turned on for the thyristors of bridges 3 and 4: the thyristors of the cells 19 simultaneously turn on and 30, then I eat 21 and 28, then 27 and 22. then 20 and 29, again
5 19 и 30 и так далее.5 19 and 30 and so on.
При одновременном включении чеек, например 19 и 30. ток входного выпр мительного фильтра 2 протекает по одной ветви , образованной последовательнымWhen cells are simultaneously turned on, for example, 19 and 30. The current of the rectifying filter 2 flows through one branch formed by successive
0 соединением катушки 23, чейки 19, конденсатора 35, обмотки 6, чейки 30, катушки 34. В данном случае эквивалентна индуктивность контура L равна удвоенной индуктивности LK одной из катушек, емкость С 5 емкости Ск одного конденсатора 35 или 36. а волновое сопротивление pi Y2 LK/CK 2 pi. т.е. в 2 раза увеличиваетс .0 connecting the coil 23, the cells 19, the capacitor 35, the winding 6, the cells 30, the coil 34. In this case, the inductance of the circuit L is equal to twice the inductance LK of one of the coils, the capacitance C 5 of capacitance Sk of one capacitor 35 or 36. and the characteristic impedance pi Y2 LK / CK 2 pi. those. 2 times increased.
Дл поддержани выбранного значени тока 1П при увеличенном выходном сопро0 тивлении инвертора схема 18 сравнени вырабатывает сигнал, привод щий к увеличению частоты fy и скачкообразному перемещению изображающей точки из положени 3 на регулировочной характеристике 41 (фиг.In order to maintain the selected current value of 1P with an increased output resistance of the inverter, the comparison circuit 18 produces a signal leading to an increase in the frequency fy and an abrupt movement of the imaging point from position 3 on the adjustment characteristic 41 (Fig.
5 3} в положение 3 на регулировочной характеристике 42.5 3} to position 3 on the adjustment characteristic 42.
На внешних характеристиках (фиг. 2) положение точки 3 сохран етс , но сами ха- рактерис ики измен ют конфигурацию (пунк0 тирные линии на фиг. 2), соответству инвертору с новыми параметрами, а именно крутизна их возрастает, прежн мощность нагрузки достигаетс при большом значении fy. При дальнейшем уменьшении тока на5 грузки изображающие точки на Фиг. 2 и 3 перемещаютс в направлении 4. (ри увеличении тока нагрузки растет частота fy, изображающа точка перемещаетс из положени 4 в положение 3, а если ток превышает п, компаратор 17 (фиг. 1) возвращаетс в состо ние О, коммутатор - в состо ние 1, а включение в структуру первого распределител импульсов 12 обеспечивает уменьшение выходного сопротивлени инвертора , необходимое дл получени больших значений нагрузочного тока. Дальнейший путь изображающей точки на внешней характеристике: 3-2-1, на регулировочной - скачком 3-3-2-1. Таким образом , если из соображений сглаживани пульсаций тока или по другим причинам минимально допустимое значение частоты инвертировани составл ет тмин, то, как видно из фиг, 3, изменение алгоритма переключени вентилей инверторных мостов , описанное выше, позвол ет ограничить минимальный ток нагрузки значением lo вместо In, характерного дл прототипа. Расширение диапазона технологического тока в сторону меньших его значений составл ет АI 1П - lo (фиг. 3), что в практических случа х соответствует 20-30%. Поскольку частота инвертировани при этом не опускаетс ниже значени тмин, масса и габариты дроссел 9 в цепи нагрузки 15 (фиг. 1) и установки в целом сохран ютс ,On the external characteristics (Fig. 2), the position of point 3 is retained, but the characteristics themselves change the configuration (paragraph 3) in the drawing, correspond to the inverter with new parameters, namely, their steepness increases, the same load power is reached large value fy. With a further decrease in load current na5, the points depicted in FIG. 2 and 3 move in direction 4. (As the load current increases, the frequency fy increases, the image point moves from position 4 to position 3, and if the current exceeds n, comparator 17 (Fig. 1) returns to O, the switch goes to 1, and the inclusion in the structure of the first pulse distributor 12 reduces the output impedance of the inverter, which is necessary to obtain large values of the load current.The further path of the imaging point on the external characteristic: 3-2-1, on the adjusting one, in jumps 3-3-2-1 So, if For reasons of smoothing current pulsations or for other reasons, the minimum allowable value of the inversion frequency is minimized, then, as can be seen from FIG. 3, the change in the switching algorithm of inverter bridge valves described above allows limiting the minimum load current to lo instead of In, characteristic of prototype. The expansion of the range of the technological current in the direction of smaller values is AI 1P - lo (Fig. 3), which in practical cases corresponds to 20-30%. Since the frequency of inversion does not fall below the value of mines, the mass and dimensions of the throttles 9 in the load circuit 15 (Fig. 1) and the installations as a whole are preserved,
Увеличение по сравнению с прототипом в 4 раза количества элементов, вход щих в состав инверторных мостов, существенного вли ни на массогабаритные показатели установки не оказывают по следующим причинам . При той же мощности установки в предлагаемом устройстве ток вентильной чейки и катушки индуктивности в 4 раза меньше, чем в прототипе, что объ сн етс наличием двух мостов и использованием всего напр жени выпр мительного фильтра 2 (фиг, 1) вместо 0,5 этой величины в прототипе, а именно величина тока определ ет массу и габариты этих элементов. Кроме того, их рассредоточение улучшает тепловой режим, увеличивает эффективность системы охлаждени .The increase in the number of elements included in the inverter bridges by 4 times as compared with the prototype does not significantly affect the weight and dimensions of the installation for the following reasons. With the same installation power in the proposed device, the valve cell and inductance coil current is 4 times less than in the prototype, which is explained by the presence of two bridges and the use of the total voltage of the rectifying filter 2 (FIG. 1) instead of 0.5 of this value in the prototype, namely, the magnitude of the current determines the mass and dimensions of these elements. In addition, their dispersion improves thermal conditions, increases the efficiency of the cooling system.
При прочих равных услови х суммарна емкость конденсаторов 35. 36 та же, что и в прототипе. Дополнительный положительный эффект изобретени про вл етс при работе на дуговую нагрузку, так как в режиме малых токов (сварка металлов малых толщин , режим дежурной дуги плазмотрона, стади рафинировани в дуговой печи и т.п.) сопротивление источника питани увеличиваетс , внешн характеристика приближаетс к вертикальной, что приводит к повышению устойчивости разр да, стабилизации его тока, снижению веро тности обрыва дуги.All other things being equal, the total capacitance of capacitors 35. 36 is the same as in the prototype. The additional positive effect of the invention is manifested when operating on an arc load, since in the low current mode (welding of metals of small thickness, the standby mode of the plasma torch, the stage of refining in an arc furnace, etc.), the resistance of the power source increases, the external characteristic approaches vertical, which leads to an increase in the stability of the discharge, the stabilization of its current, and a decrease in the probability of an arc break.
Реализаци блоков 11-14.Implementing blocks 11-14.
Выход управл емого генератора 10 подключен к счетному входу Т-триггера 43, кThe output of the controlled generator 10 is connected to the counting input of the T-flip-flop 43, to
второму входу схемы И 44 и к первому входу схемы И 45. Выход триггера 43 подключен к первому входу схемы И 46, второй вход которой подключен к выходу схемы НЕ 47, а выход - к второму входу схемы И 46 и к вторые входам схем И 48-55. Вход схемы НЕ 47 подключен к второму входу схемы И 45, к вторым входам схем И 56-63 и к выходу компаратора 17. Выходы схем I/I 45, 46 чере;the second input circuit And 44 and to the first input circuit And 45. The output of the trigger 43 is connected to the first input circuit And 46, the second input of which is connected to the output of the circuit NOT 47, and the output to the second input circuit And 46 and to the second inputs of the circuit 48 -55. The input of the circuit NOT 47 is connected to the second input of the circuit I 45, to the second inputs of the circuit I 56-63 and to the output of the comparator 17. The outputs of the circuits I / I 45, 46 are black;
схему ИЛИ 64 и цепь первой вxoд-выxo схемы И 44 соединен с входом кольцевогс счетчика 65 с коэффициентом пересчета 4, выходы которого соединены с первыми входами схем И 48-63, а их выходы через схемыthe circuit OR 64 and the circuit of the first input-output circuit AND 44 are connected to the input of the annogow counter 65 with a conversion factor 4, the outputs of which are connected to the first inputs of the circuits AND 48-63, and their outputs through the circuits
ИЛИ 66-73 и цепи формировани и гальванической разв зки - с управл ющими электродами тиристоров вентильных чеек 19-22, 27-30, попарно образу следующие св зи: 66-19, 67-20, 68-21, 69-22, 70-27, 71-28,OR 66-73 and the formation and galvanic isolation circuits - with the control electrodes of the thyristors of valve cells 19-22, 27-30, in pairs form the following connections: 66-19, 67-20, 68-21, 69-22, 70 -27, 71-28,
72-29, 73-30. В данном варианте роль коммутатора 11 выполн ет схема НЕ 47 в сочетании с логическими элементами 48-63, схема ИЛ И 14 реализована на элементах 66- 73. В цел х уменьшени аппаратурных затрат в распределител х 12 и 13 импульсов использованы общие элементы.72-29, 73-30. In this embodiment, the role of the switch 11 is performed by the NOT 47 circuit in combination with logic elements 48-63, the IL 14 circuit is implemented on the elements 66–73. Common elements are used in the distributors for 12 and 13 pulses to reduce hardware costs.
Если с выхода компаратора 17 поступает сигнал О, импульсы генератора 10, частота которых делитс на два триггером 43, черезIf the output of the comparator 17 receives a signal O, the pulses of the generator 10, the frequency of which is divided into two by the trigger 43, through
элементы 46, 64, 44 попадают на вход кольцевого счетчика 65. С его выходов через элементы 48-55, образующие управл емый дешифратор, и схемы ИЛИ 66-73 эти импульсы поступают в управл ющие цепи тиристоров инверторных мостов 3, 4, причем последовательность включени тиристоров обеспечивает низкое выходное сопротивление инвертора.elements 46, 64, 44 are fed to the input of the ring counter 65. From its outputs, through elements 48-55, forming a controllable decoder, and the OR circuit 66-73, these pulses flow into the control circuits of the thyristors of the inverter bridges 3, 4, and the switching sequence thyristor provides low output impedance of the inverter.
Когда при снижении тока компаратор 17 изменит состо ние с О на 1, импульсы генератора 1,0 попадают на вход счетчика 65. мину триггер 43. Управл емый дешифратор измен ет свою структуру так, что в работуWhen the comparator 17 changes its state from 0 to 1 when the current decreases, the generator 1.0 pulses go to the input of counter 65. trigger 43 turns on. The controllable decoder changes its structure so that
включаютс его элементы 56-63, с выходов которых через элементы 66-73 импульсы поступают в управл ющие цепи тиристоров инверторных мостов 3 и 4, а последовательность включени тиристоровits elements 56-63, from the outputs of which through the elements 66-73, the pulses enter the control circuits of the thyristors of the inverter bridges 3 and 4, and the turn-on sequence of the thyristors
обеспечивает высокое выходное сопротивление инвертора. В обоих случа х частота включени тиристоров в два раза ниже частоты импульсов генератора 10.provides high output impedance of the inverter. In both cases, the switching frequency of the thyristors is two times lower than the frequency of the pulses of the generator 10.
Таким образом может быть реализовано переключение распределителей 12 и 13 импульсов посредством коммутатора 11 по выходному логическому сигналу компаратора 17. что и представлено в виде функциональной схемы на фиг. 1.In this way, switching of distributors 12 and 13 pulses by means of switch 11 according to the output logic signal of comparator 17 can be realized. This is represented in the form of a functional diagram in FIG. one.
i i174296812i i174296812
Из изложенного следует, что поставлен- указанных пар из тиристоров и диодов обра- на целы расширение диапазона технологи- зуют выход инвертора, соединенный с пер- ческого тока в сторону малых его значений вичной обмоткой трансформатора, к при сохранении массогабаритных показате- вторичной обмотке которого подключен вылей достигнута путем введени новых эле- 5 ходной выпр митель, к выходу которого под- ментов и св зей, а именно: автономный ключена цепь нагрузки, а также систему инвертор выполнен в виде двух мостов, вы- управлени инвертором, содержащую зада- ходы которых через конденсаторы подклю- ющий генератор, схему сравнени , источник чены к первичной обмотке трансформатора, напр жени задани , распределитель им- а в систему управлени введены второй рас- 10 пульсов, датчик тока, коммутатор, схему пределитель импульсов, коммутатор и схема ИЛИ, источник опорного напр жени , при- ИЛИ, выходы первого и второго распредели- чем датчик тока включен последовательно с телей через схему ИЛИ подключены к управ- цепью нагрузки, один вход схемы сравнени л ющим цеп м тиристоров инвертора, соединен с источником напр жени зада- входы через коммутатор - к выходу задаю- 15 ни , отличающийс тем, что, с целью щего генератора, управл ющий вход комму- расширени диапазона технологического татора - к выходу компаратора.тока в сторону малых его значений при соПредлагаемый источник питани техно- хранении массогабаритных показателей, логических установок посто нного тока дает параллельно входу инвертора дополнитель- возможность изменени его параметров, в 20 но введена втора цепочка из последова- частности параметров схемы замещени си- тельно соединенных третьего индуктивного ловой части без коммутации сильноточных элемента, двух пар из встречно-параллельно цепей, и имеет устойчивые и стабильные па- включенных тиристора и диода кажда и чет- раметры разр да при дуговой нагрузке, пол- вертого индуктивного элемента, т.е. образо- ученные за счет существенного (в 2 раза) 25 ван симметричный мост, параллельно входу роста внутреннего сопротивлени источни- инвертора включен второй аналогичный ка питани и соответствующего увеличени мост, другие обкладки конденсаторов под- крутизны внешней характеристики в обла- ключены к общим точкам соединени пар из сти малых токов, где дуговой разр д наибо- тиристоров и диодов дополнительно введен- лее подвержен внешним воздействи м.30 ных последовательных цепочек, общие точФормула изобретени ки соединени пар тиристоров и диодовIt follows from the foregoing that the supplied pairs of thyristors and diodes are designed to expand the range to process the output of the inverter connected to the current in the direction of small values by the transformer's primary winding, while retaining the weight and dimensions of the secondary winding of which is connected The vyley is achieved by introducing a new elec- trover rectifier, to the output of which subsets and connections, namely: an autonomous switched load circuit, and also the inverter system is made in the form of two bridges, inverter control containing the tasks of which, through the capacitors, the connecting generator, the comparison circuit, are supplied to the primary winding of the transformer, the voltage of the reference, the distributor, and the second pulse, the current sensor, the switch, the pulse limiter circuit, are introduced into the control system, the switch and the OR circuit, the reference voltage source, in- OR, the outputs of the first and second distribution current sensors are connected in series with the telephones via the OR circuit connected to the control circuit of the load, one input of the circuit compares the inverter thyristors ora, is connected to the source of the voltage set by the inputs through the switch - to the output of the task, characterized in that, for the purpose of a generator, the control input of the commutation of the range of the technology controller to the output of the comparator current in the direction of its small values with a co-offered power source for the storage of mass and size parameters, logical settings of direct current gives an additional possibility of changing its parameters parallel to the inverter input, in 20 but the second chain is introduced from third connected inductive part without commutation of high-current element, two pairs of counter-parallel circuits, and has stable and stable paired thyristor and diode, each and four meters with arc load, full inductive element, those. educated due to a substantial (2 times) 25 van symmetrical bridge, parallel to the entrance of the internal resistance growth of the source-inverter, a second similar power supply and a corresponding increase in the bridge are included, other plates of the external characteristics of the external slots are related to common connection points pairs of small currents, where the arc discharge of the thyristors and diodes is additionally introduced is subject to external influences. 30 sequential chains, common point. The formula of the invention of the thyristor pair connection and diodes
Источник питани дл технологических других цепочек обоих мостов объединены, в установок посто нного тока, содержащий систему управлени введен второй распре- последовательно соединенные входной вы- делитель импульсов и компаратор, выходы пр митель, входной фильтр, последователь- 35 первого и второго распределителей импуль- ный тиристорный инвертор, включающий сов через схему ИЛИ подключены к управл - два конденсатора, выводы одних обкладок ющим цеп м тиристоров инвертора, входы которых объединены в общую точку, и цепоч- через коммутатор - к выходу задающего теку из последовательно соединенных перво- нератора, управл ющий вход коммутатора - го индуктивного элемента, двух пар из 40 к выходу компаратора, один вход которого встречно-параллельно включенных тиристо- подключен к выходу датчика тока и к перво- ра и диода кажда , и второго индуктивного му входу схемы сравнени , другой - к источ- элемента, причем свободные выводы ин- нику опорного напр жени , второй вход дуктивных элементов образуют вход ин- схемы сравнени подключен к источнику на- вертора, а обща точка соединени 45 пр жени задани , а выход ее - к входу за- конденсаторов и обща точка соединени дающего генератора.The power supply for technological other chains of both bridges are combined; a second distributed-connected input pulse separator and a comparator, directing outputs, an input filter, a series 35 of the first and second distributors are inserted into the direct-current installations. a thyristor inverter, including ow, through the OR circuit, is connected to the control — two capacitors, outputs of one of the plates of the inverter thyristors, the inputs of which are combined into a common point, and the circuit through the switch p - to the output of the master current from the series-connected primary controller, the control input of the switch inductive element, two pairs of 40 to the output of the comparator, one input of which is connected to the current sensor output and to the primary and a diode each, and a second inductive mu input of the comparison circuit, another one to the source, with free leads for the reference voltage, the second input of the ductive elements form the input of the comparison circuit and the common connection point 45 the voltage of the task and its output are to the input of the condensers and the common connection point of the generating generator.
Фиг.ЗFig.Z
4646
4343
ТT
Г wG w
ЦГ1 ITG1 I
LfLf
w lw l
uuuu
4040
UU
От лоз. /3 wci.From the vines. / 3 wci.
S6S6
ffSffS
к SOto SO
//
5959
4141
, 1Q, 1Q
li -li -
72 K2972 K29
73 R3073 R30
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU904788384A SU1742968A1 (en) | 1990-02-05 | 1990-02-05 | Source of power supply for technological installations of direct current |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU904788384A SU1742968A1 (en) | 1990-02-05 | 1990-02-05 | Source of power supply for technological installations of direct current |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1742968A1 true SU1742968A1 (en) | 1992-06-23 |
Family
ID=21494626
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU904788384A SU1742968A1 (en) | 1990-02-05 | 1990-02-05 | Source of power supply for technological installations of direct current |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1742968A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2799707C1 (en) * | 2019-06-27 | 2023-07-10 | Абб Швайц Аг | Arc furnace power supply with converter circuit |
-
1990
- 1990-02-05 SU SU904788384A patent/SU1742968A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Ривкин Г.А. Преобразовательные устройства,-М.: Энерги , 1970, с.60-80. Гладков Э.П. и др. Совершенствование управлени процессами дуговой сварки на базе высокочастотных преобразователей энергии. Сварочное производство, 1984, № 3. Авторское свидетельство СССР № 1074672,кл. В 23 К 9/00, 1982. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2799707C1 (en) * | 2019-06-27 | 2023-07-10 | Абб Швайц Аг | Arc furnace power supply with converter circuit |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6942852B2 (en) | Insulated DC / DC converter for wide output voltage range and its control method | |
EP1219000B1 (en) | Control of series-resonant inductive pickups | |
US7659700B2 (en) | Charge-transfer apparatus and method | |
US10044278B2 (en) | Power conversion device | |
CN109964537A (en) | High-frequency high power converter system | |
US4039926A (en) | Current fed inverter with commutation independent of load inductance | |
WO2000051410A2 (en) | Resonant frequency induction furnace system using capacitive voltage division | |
Borage et al. | Characteristics and design of an asymmetrical duty-cycle-controlled LCL-T resonant converter | |
EP3241271B1 (en) | Method and apparatus for controlling a multilevel soft switching power converter | |
CN112640280B (en) | Multiphase multistage converter with control device and passive frequency filter and method for controlling multiphase multistage device converter | |
JP2005253295A (en) | Welding set having semi-resonant soft switching type inverter | |
GB2294165A (en) | Power supply for providing a dc supply from a multiphase ac source | |
US20190199236A1 (en) | Power supply having four quadrant converter and techniques for operation | |
EP0012648B1 (en) | Single-pole commutation circuit | |
SU1742968A1 (en) | Source of power supply for technological installations of direct current | |
SE523487C2 (en) | Procedure for controlling a rectifier | |
JPH08130870A (en) | Charged capacitor power supply | |
SU736298A1 (en) | Ac-to-dc voltage converter | |
RU2110881C1 (en) | Pulse-width modulated resonance-tuned converter | |
EP0307057A1 (en) | Energy convertor | |
SU896725A1 (en) | Self-sustained voltage inverter | |
JP2716769B2 (en) | High voltage DC generator | |
RU2563247C1 (en) | Direct to three-phase quasisinusoidal voltage converter with pulse-width modulation | |
SU1711308A2 (en) | Self-excited inverter | |
SU729782A1 (en) | Multi-phase voltage-to- controllable voltage converter |